<!DOCTYPE html>
<html>

<head>
    <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=utf-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=no">
<meta name="apple-mobile-web-app-capable" content="yes"/>
<title>3.6 MEMS 陀螺仪 | pansis.io</title>
<link rel="shortcut icon" href="https://github.pansis.site/favicon.ico">
<link href="https://github.pansis.site/styles/main.css" rel="stylesheet">
<link href="//at.alicdn.com/t/c/font_1678829_b85ccgkdqkr.css" rel="stylesheet">
<link href="//cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/KaTeX/0.10.0/katex.min.css" rel="stylesheet">
<link rel="alternate" type="application/rss+xml" title="pansis.io » Feed" href="https://github.pansis.site/atom.xml">
        <meta name="description" content="一、科里奥利力
1、绝对加速度公式
当动点的牵连加速度为转动时，动点的绝对加速度等于相对加速度、牵连加速度、哥式加速度的矢量和 
2、加速度观测
在非惯性系下只能观测到相对加速度 ara_rar​
非惯性系下的（视）合外力 

     
..." />
        <meta name="keywords" content="惯性导航基础" />
        <!-- OG -->
        <meta property="og:locale" content="zh_CN">
        <meta property="og:title" content="3.6 MEMS 陀螺仪" />
        <meta property="og:type" content="article" />
        <meta property="og:description" content="一、科里奥利力
1、绝对加速度公式
当动点的牵连加速度为转动时，动点的绝对加速度等于相对加速度、牵连加速度、哥式加速度的矢量和 
2、加速度观测
在非惯性系下只能观测到相对加速度 ara_rar​
非惯性系下的（视）合外力 

     
...">
        <meta property="og:url" content="https://github.pansis.site/post/3.6 MEMS 陀螺仪/" />
        <meta property="og:site_name" content="pansis.io">
        <meta property="og:updated_time" content="2023-11-04">
        <meta property="og:image" content="" />
        <meta property="og:image:secure_url" content="">
        <meta property="og:image:alt" content="3.6 MEMS 陀螺仪">
        <!-- Twitter (post.ejs) -->
        <meta name="twitter:card" content="summary_large_image">
        <meta name="twitter:title" content="3.6 MEMS 陀螺仪">
        <meta name="twitter:description" content="一、科里奥利力
1、绝对加速度公式
当动点的牵连加速度为转动时，动点的绝对加速度等于相对加速度、牵连加速度、哥式加速度的矢量和 
2、加速度观测
在非惯性系下只能观测到相对加速度 ara_rar​
非惯性系下的（视）合外力 

     
...">
        <!-- <meta name="twitter:site" content="@WBoy0609">
        <meta name="twitter:creator" content="@WBoy0609"> -->
        <meta name="twitter:image" content="">
</head>

<body>
    <div class="main animated">
        <div class="header animated fadeInDown">
    <div class="site_title_container">
        <div class="site_title">
            <a href="https://github.pansis.site">pansis.io</a>
        </div>
    </div>
    <div class="my_socials">
        
            
        
            
        
            
        
            
        
            
        
            
        
            
        
        <a href="https://github.pansis.site/atom.xml" title="rss" target="_blank"><i class="iconfont icon-rss"></i></a>
    </div>
</div>

    <div class="header_menu">
        
            
                <a href="/" class="menu">首页</a>
            
        
            
                <a href="/tag/GWAaV2nvk/" class="menu">程序设计课程</a>
            
        
            
                <a href="/tag/24hangc" class="menu">比赛</a>
            
        
            
                <a href="/tag/L7r9STb75/" class="menu">Python教程</a>
            
        
            
                <a href="/tags" class="menu">分类</a>
            
        
        <div class="gridea-search-div">
            <form id="gridea-search-form" action="https://github.pansis.site/search/">
                <input class="gridea-search-input" autocomplete="off" spellcheck="false" name="q"/>
            </form>
        </div>
    </div>

            <div class="autopagerize_page_element">
                <div class="content">
                    <div class="post_page">
                        <div class="post animated fadeInDown">
                            <div class="post_title post_detail_title">
                                <h2>
                                    3.6 MEMS 陀螺仪
                                </h2>
                                <span class="article-info">
                                    2023-11-04, 1168 words, 5 min read
                                </span>
                            </div>
                            <div class="post_content markdown">
                                <p class="md_block">
                                    <span class="md_line md_line_start md_line_end">
                                        <h2 id="一-科里奥利力">一、科里奥利力</h2>
<h4 id="1-绝对加速度公式">1、绝对加速度公式</h4>
<p>当动点的牵连加速度为转动时，动点的绝对加速度等于相对加速度、牵连加速度、哥式加速度的矢量和 <img src="http://cos.pansis.site/202311040738433.png/abc123" alt="image-20231104073743875" style="zoom:33%;" /></p>
<h4 id="2-加速度观测">2、加速度观测</h4>
<p>在非惯性系下只能观测到相对加速度 <span class="katex"><span class="katex-mathml"><math><semantics><mrow><msub><mi>a</mi><mi>r</mi></msub></mrow><annotation encoding="application/x-tex">a_r</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.58056em;vertical-align:-0.15em;"></span><span class="mord"><span class="mord mathdefault">a</span><span class="msupsub"><span class="vlist-t vlist-t2"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.151392em;"><span style="top:-2.5500000000000003em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"><span class="pstrut" style="height:2.7em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mathdefault mtight" style="margin-right:0.02778em;">r</span></span></span></span><span class="vlist-s">​</span></span><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.15em;"><span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></p>
<p>非惯性系下的（视）合外力 <img src="http://cos.pansis.site/202311040739724.png/abc123" alt="image-20231104073904673" style="zoom:33%;" /></p>
<p><img src="http://cos.pansis.site/202311040739932.png/abc123" alt="image-20231104073924891" style="zoom:33%;" /><img src="http://cos.pansis.site/202311040739198.png/abc123" alt="image-20231104073955166" style="zoom:33%;" /></p>
<p><img src="http://cos.pansis.site/202311040740386.png/abc123" alt="image-20231104074009344" style="zoom:33%;" />     <img src="http://cos.pansis.site/202311040740935.png/abc123" alt="image-20231104074034899" style="zoom:33%;" /></p>
<h4 id="3-相对运动下的惯性力">3、相对运动下的惯性力</h4>
<p>1、公式</p>
<img src="http://cos.pansis.site/202311040741392.png/abc123" alt="image-20231104074108357" style="zoom:50%;" />
<p>2、牵连加速度、牵连惯性力</p>
<img src="http://cos.pansis.site/202311040741928.png/abc123" alt="image-20231104074126882" style="zoom:50%;" />
<p>3、哥式加速度、哥式惯性力</p>
<img src="http://cos.pansis.site/202311040742232.png/abc123" alt="image-20231104074257191" style="zoom:50%;" />
<h2 id="二-mems-陀螺仪">二、MEMS 陀螺仪</h2>
<p>又称微机电陀螺仪</p>
<h4 id="1-定义">1、定义</h4>
<p>集机械元素、微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。</p>
<p>主要部分为驱动部分和传感部分</p>
<h4 id="2-原理">2、原理</h4>
<p>依赖于相互正交的振动和转动引起的交变的科里奥利力。</p>
<p>驱动部分主要用于使陀螺仪内部的质量块产生震荡，当载体有角速度时，振荡的质量块就会受到科里奥利力。</p>
<p>传感部分通过测量质量块所受到的科里奥利力，从而敏感角速度</p>
<h4 id="3-工作原理示意图">3、工作原理示意图</h4>
<p>两个质量为m的质量块A和B，陀螺仪的三个轴X,y,z轴相互垂直且满足右手定则。</p>
<img src="http://cos.pansis.site/202311040743058.png/abc123" alt="image-20231104074321975" style="zoom:50%;" />
<p>驱动部分会不断地使质量块A和B产生平行于x轴方向的振 荡。当外部施加与z轴平行的转动角速率ω时，相互正交的振动和 转动会引起交变科里奥利力(如图中黄色箭头所示)，从而使两个 质量块不断地做反向运动。</p>
<p>在△t时间 内，位移大小△d为<img src="http://cos.pansis.site/202311040744819.png/abc123" alt="image-20231104074452782" style="zoom: 50%;" /></p>
<p>位移大小与所施加的角速率大小成正比。</p>
<p>传感部分的传感器检测质量块的位移大小，再通过比例转换就可以计算得到外部施加的角速率大小ω</p>
<h4 id="4-驱动部分">4、驱动部分</h4>
<p>1、组成：固定电极和运动电极</p>
<p>2、振荡方式：固定电极和运动电极施加变化的电压V，通过控制电压来控制两极板所带电荷类型和数量，进而控制运动电极所受到的引力大小，从而使运动电极产生振荡。</p>
<img src="http://cos.pansis.site/202311040745147.png/abc123" alt="image-20231104074542086" style="zoom:50%;" />
<h4 id="5-传感部分">5、传感部分</h4>
<p>1、检测量：检测电容变化量</p>
<p>2、传感原理：在载体和运动电极如图所示运动时，由于科里奥利力的作用，固定电极A和运动电极之间的电容会上升，而B与运动电极之间的电容会下降。通过下图所示的电路即可检测到电容变化量，通过计算得到角速率的输出值。</p>
<img src="http://cos.pansis.site/202311040747538.png/abc123" alt="image-20231104074730467" style="zoom:50%;" />
<h4 id="6-性质">6、性质</h4>
<p>1、角速率敏感</p>
<p>2、线速度不敏感</p>
<p>在两个质量块上施加线性加速度，这两个质量块会向同一方向运动。在传感部分的电路中，这种同向电容变化可以相互抵消因此不会检测到电容变化，陀螺仪输出值为零。</p>
<h4 id="7-优点">7、优点</h4>
<p>1、体积小、功耗低、成本低、可集成化</p>
<p>2、抗过载能力强</p>
<p>3、动态范围大</p>
<h4 id="8-技术难点">8、技术难点</h4>
<p>1、目前尺寸极小，宏观的经典物理定律不能完全有效</p>
<p>2、敏感部件不断缩小，传统检测效应接近灵敏度极限</p>
<p>3、国内方面工艺和技术都相对落后，国外方面技术封锁限制了高性能器件结构的制作</p>
<p>4、微弱信号检测技术有待提高，信号处理能力仍有待加强</p>
<h2 id="三-原子陀螺仪">三、原子陀螺仪</h2>
<h4 id="1-分类">1、分类</h4>
<p>1、干涉式：主要为原子干涉陀螺仪。</p>
<p>2、自旋式：核磁共振陀螺仪和无自旋交换弛豫 (SERF) 陀螺仪。</p>
<h4 id="2-特点">2、特点</h4>
<p>小体积、超高精度、超高灵敏度</p>
<h4 id="3-原子干涉陀螺仪">3、原子干涉陀螺仪</h4>
<p>1、原理：物质波Sagnac效应</p>
<p>物质波的Sagnac相移公式</p>
<img src="http://cos.pansis.site/202311040747263.png/abc123" alt="image-20231104074755233" style="zoom:50%;" />
<p>与光学陀螺相比，使用原子的德布罗意波长<span class="katex"><span class="katex-mathml"><math><semantics><mrow><msub><mi>λ</mi><mrow><mi>d</mi><mi>B</mi></mrow></msub></mrow><annotation encoding="application/x-tex">\lambda_{dB}</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.84444em;vertical-align:-0.15em;"></span><span class="mord"><span class="mord mathdefault">λ</span><span class="msupsub"><span class="vlist-t vlist-t2"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.33610799999999996em;"><span style="top:-2.5500000000000003em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"><span class="pstrut" style="height:2.7em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mord mathdefault mtight">d</span><span class="mord mathdefault mtight" style="margin-right:0.05017em;">B</span></span></span></span></span><span class="vlist-s">​</span></span><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.15em;"><span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>代替光的波长，用原子的全速度<span class="katex"><span class="katex-mathml"><math><semantics><mrow><msub><mi>v</mi><mi>a</mi></msub></mrow><annotation encoding="application/x-tex">v_a</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.58056em;vertical-align:-0.15em;"></span><span class="mord"><span class="mord mathdefault" style="margin-right:0.03588em;">v</span><span class="msupsub"><span class="vlist-t vlist-t2"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.151392em;"><span style="top:-2.5500000000000003em;margin-left:-0.03588em;margin-right:0.05em;"><span class="pstrut" style="height:2.7em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mathdefault mtight">a</span></span></span></span><span class="vlist-s">​</span></span><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.15em;"><span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>代替光速</p>
<p>2、精度：比光学陀螺仪高出 <span class="katex"><span class="katex-mathml"><math><semantics><mrow><mn>6</mn><mo>×</mo><mn>1</mn><msup><mn>0</mn><mn>10</mn></msup></mrow><annotation encoding="application/x-tex">6×10^{10}</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.72777em;vertical-align:-0.08333em;"></span><span class="mord">6</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2222222222222222em;"></span><span class="mbin">×</span><span class="mspace" style="margin-right:0.2222222222222222em;"></span></span><span class="base"><span class="strut" style="height:0.8141079999999999em;vertical-align:0em;"></span><span class="mord">1</span><span class="mord"><span class="mord">0</span><span class="msupsub"><span class="vlist-t"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.8141079999999999em;"><span style="top:-3.063em;margin-right:0.05em;"><span class="pstrut" style="height:2.7em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mord mtight">1</span><span class="mord mtight">0</span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>倍</p>
<p><span class="katex"><span class="katex-mathml"><math><semantics><mrow><msub><mi>λ</mi><mrow><mi>d</mi><mi>B</mi></mrow></msub></mrow><annotation encoding="application/x-tex">\lambda_{dB}</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.84444em;vertical-align:-0.15em;"></span><span class="mord"><span class="mord mathdefault">λ</span><span class="msupsub"><span class="vlist-t vlist-t2"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.33610799999999996em;"><span style="top:-2.5500000000000003em;margin-left:0em;margin-right:0.05em;"><span class="pstrut" style="height:2.7em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mtight"><span class="mord mathdefault mtight">d</span><span class="mord mathdefault mtight" style="margin-right:0.05017em;">B</span></span></span></span></span><span class="vlist-s">​</span></span><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.15em;"><span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>、<span class="katex"><span class="katex-mathml"><math><semantics><mrow><msub><mi>v</mi><mi>a</mi></msub></mrow><annotation encoding="application/x-tex">v_a</annotation></semantics></math></span><span class="katex-html" aria-hidden="true"><span class="base"><span class="strut" style="height:0.58056em;vertical-align:-0.15em;"></span><span class="mord"><span class="mord mathdefault" style="margin-right:0.03588em;">v</span><span class="msupsub"><span class="vlist-t vlist-t2"><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.151392em;"><span style="top:-2.5500000000000003em;margin-left:-0.03588em;margin-right:0.05em;"><span class="pstrut" style="height:2.7em;"></span><span class="sizing reset-size6 size3 mtight"><span class="mord mathdefault mtight">a</span></span></span></span><span class="vlist-s">​</span></span><span class="vlist-r"><span class="vlist" style="height:0.15em;"><span></span></span></span></span></span></span></span></span></span>比光的波长和光速小，因此精度更高。</p>
<p>1、MEMS陀螺仪中文名、定义   集——、——、——、————、————、——和——于一体的完整微型机电系统。<br>
2、基本原理、性质（2）、优点、技术难点<br>
3、驱动部分组成、振荡方式<br>
4、传感部分传感原理<br>
5、原子陀螺仪分类、特点3<br>
6、原子干涉陀螺仪原理、精度比较</p>
<br />
                                            
                                </p>
                            </div>
                            <div class="post_footer">
                                
                                    <div class="meta">
                                        <div class="info"><span class="field tags"><i class="iconfont icon-tag-sm"></i>
                                                
                                                    <a href="https://github.pansis.site/tag/gxdhjc/" class="article-info">
                                                        惯性导航基础
                                                    </a>
                                                    
                                            </span>
                                        </div>
                                    </div>
                                    
                                        
                            </div>
                        </div>
                        
                            
                                <link rel="stylesheet" href="https://unpkg.com/gitalk/dist/gitalk.css">
<script src="https://unpkg.com/gitalk/dist/gitalk.min.js"></script>
<div id="gitalk-container" style="padding-bottom: 20px;"></div>
<script>
    var pageId = (location.pathname).substring(1, 49) // Ensure uniqueness and length less than 50
    pageId = pageId.endsWith('/') ? pageId.slice(0, -1) : pageId // 以斜杠结尾则去除
    var gitalk = new Gitalk({
        clientID: '9d5eba33618472c44a07',
        clientSecret: '065a85ed04333ceebfc4f01d7ca1674175730339',
        repo: 'fzxl2003.github.io',
        owner: 'fzxl2003',
        admin: ['fzxl2003'],
        id: pageId,
        distractionFreeMode: false  // Facebook-like distraction free mode
    })
    gitalk.render('gitalk-container')
</script>
                                    
                                        
                                                    
                    </div>
                </div>
            </div>
    </div>
    <div class="footer">
    
    <div class="powered_by">
        <a href="https://codeberg.org/kytrun/gridea-theme-one" target="_blank">Theme One,</a>
        <a href="https://open.gridea.dev/" target="_blank">Powered by Gridea&#65281;</a>
    </div>
    
    
        <div class="footer_slogan">
            Powered by <a href="https://github.com/getgridea/gridea" target="_blank">Gridea</a>
        </div>
    
    <div id="back_to_top" class="back_to_top">
        <span>△</span>
    </div>
    
</div>

<script src="https://github.pansis.site/media/scripts/util.js"></script>
        <link rel="stylesheet" href="//unpkg.com/@highlightjs/cdn-assets@11.5.1/styles/default.min.css">
        <script src="//unpkg.com/@highlightjs/cdn-assets@11.5.1/highlight.min.js"></script>
        <script>hljs.highlightAll();</script>
</body>

</html>